本文關(guān)鍵詞：藤莖類秸稈滾筒式切割裝置及性能試驗(yàn)研究

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【摘要】：在農(nóng)作物籽實(shí)收獲后,殘留物中蘊(yùn)含大量的有機(jī)質(zhì)、無機(jī)質(zhì)及其他微量元素,是一種用途廣泛且再生能力強(qiáng)的生物資源,也是農(nóng)業(yè)活動(dòng)中利用較高的有機(jī)肥源。切割粉碎是秸稈各種資源化處理最基本的工藝手段之一。目前市面上的秸稈切割粉碎裝置存在功耗大、成本高,切割不完全、粉碎不均勻,工作環(huán)境粉塵污染嚴(yán)重等缺點(diǎn),極大限制了秸稈資源化處理的應(yīng)用與推廣,秸稈焚燒時(shí)有發(fā)生,造成環(huán)境污染、資源浪費(fèi),且嚴(yán)重威脅交通安全,成為社會關(guān)注焦點(diǎn)之一。尤其是近年來隨著大棚溫室等設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普及,產(chǎn)生數(shù)量巨大的藤莖類秸稈,其切割處理更難,對現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)健康綠色生產(chǎn)帶來巨大壓力。本文結(jié)合秸稈基質(zhì)化對切割工藝的要求,針對目前藤莖類秸稈切割困難、功耗高等難題,基于滾筒式切割與一般切割粉碎方式相比,具有效率高、能耗低、噪音低等優(yōu)點(diǎn),提出藤莖類秸稈滾筒式切割直接切碎方法。在此基礎(chǔ)上,以茄子藤秸稈為切割對象,針對滾筒式切割對不同秸稈適應(yīng)性存在不足的問題,開展專用切割裝置及性能試驗(yàn)研究,對促進(jìn)秸稈資源化利用具有十分重要工程應(yīng)用價(jià)值和實(shí)踐指導(dǎo)意義。主要研究的內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)滾筒式切割裝置設(shè)計(jì)計(jì)算及理論分析。分析了滾筒式切割裝置的基本工作原理,確定了秸稈滾筒式切割裝置的技術(shù)要求,對切割裝置主要部件設(shè)計(jì)計(jì)算分析。結(jié)果表明:螺旋刃口等滑切角的切割方式有利于韌性較大的藤莖類秸稈切割;綜合分析得到切割參數(shù)為:切割轉(zhuǎn)速為9.16m/s,切割器安裝4把動(dòng)刀,定刀為平口開刃式刀片,切割間隙為0.1-0.4mm時(shí),切割性能較好、穩(wěn)定性高。對皮帶輸送裝置和壓料裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,結(jié)果表明:皮帶輸送裝置、壓料裝置與切割器配合工作,可對形狀不規(guī)則、分支多的秸稈進(jìn)行壓緊壓實(shí)均勻連續(xù),穩(wěn)定輸送并切割,從而提高切割效率。(2)不同秸稈切割層數(shù)下動(dòng)定刀切割有限元仿真分析。結(jié)果表明:動(dòng)定刀的應(yīng)變及應(yīng)力值隨著秸稈切割層數(shù)的增加而增大;且應(yīng)變與應(yīng)力增加幅度隨著秸稈切割層數(shù)增加而變緩;動(dòng)定刀所受的切割力均勻,使得應(yīng)力應(yīng)變分布均勻,切割穩(wěn)定。利用離散元軟件對不同長度的秸稈顆粒仿真試驗(yàn)分析。結(jié)果表明:較長的秸稈顆粒(大于24mm)拋送至滾筒下方的刀片區(qū)較多,少數(shù)長秸稈顆粒被拋送至刀外區(qū)。(3)分析滾筒式切割性能主要影響因素以及之間關(guān)系,建立切割長度控制數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用機(jī)械工程測試技術(shù)與傳感器技術(shù),以LabVIEW虛擬儀器為平臺,采用模塊化設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了滾筒式切割裝置的性能試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)對采集到的切割轉(zhuǎn)速、扭矩和輸送速度等信號進(jìn)行處理,通過計(jì)算獲得功耗和生產(chǎn)效率等性能指標(biāo),并在虛擬儀器平臺上顯示和分析。通過對切割轉(zhuǎn)速和輸送速度的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)對秸稈切割長度穩(wěn)定準(zhǔn)確控制。(4)滾筒式切割裝置切割試驗(yàn)研究。對裝置進(jìn)行切割試驗(yàn),分析在不同秸稈層數(shù)、切割轉(zhuǎn)速及皮帶轉(zhuǎn)速下的切割性能:驗(yàn)證了螺旋刃口刀片的切割器與壓料裝置、皮帶輸送裝置配合工作時(shí),降低切割功耗、提高切割效率;秸稈切割層數(shù)的增加提高了生產(chǎn)效率,降低了切割功率,且切割長度保持不變;增大切割轉(zhuǎn)速可以增加切割長度、降低切割功率;增加皮帶輸送速度可降低功率、提高切割效率。通過茄子藤秸稈滾筒式切割裝置多因素交叉切割試驗(yàn),分析得到最佳切割性能:在切割轉(zhuǎn)速度為700rpm、皮帶輸送速度為200rpm,切割層數(shù)為5層,含水率為8%時(shí),秸稈切割長度穩(wěn)定在30mm,切割功率約1.2KW,切割生產(chǎn)效率為1248Kg/h。在相同切割功率下,生產(chǎn)效率有顯著提高。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S226

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本文編號：1270718